【NiosII学习】第七篇、自定义PWM的IP核.zip这个压缩包文件主要涵盖了FPGA（Field-Programmable Gate Array）中的嵌入式处理器NiosII与自定义脉宽调制（PWM）IP核的设计与应用。下面将详细阐述相关知识点。 一、NiosII处理器 NiosII是Altera公司开发的一种软核处理器，它可以在FPGA内部进行配置，具有可定制性和灵活性。NiosII家族包含三种不同类型的内核：快速型（NiosII/f）、经济型（NiosII/e）和完整型（NiosII/r），分别适用于不同的性能、功耗和资源需求。通过使用NiosII，用户可以构建完整的嵌入式系统，包括CPU、存储器接口、外设控制器等，满足特定应用的需求。 二、FPGA基础 FPGA是一种可编程逻辑器件，其内部由大量的可编程逻辑单元（CLB）、I/O单元和互连资源组成。用户可以根据设计需求，通过配置逻辑单元实现所需的电路功能。与ASIC相比，FPGA具有更快的上市时间和更低的初始成本，但功耗和性能可能稍逊一筹。 三、自定义PWM IP核 脉宽调制（PWM）是一种模拟信号控制技术，通过改变数字信号的占空比来模拟连续变化的电压或电流。在FPGA中，我们可以自定义设计一个PWM IP核，实现对输出脉冲宽度的精确控制。这通常涉及到定时器、计数器和比较器等模块。自定义IP核的好处在于可以针对特定应用优化性能，例如高精度、低延迟或低功耗。 四、设计流程 设计一个自定义PWM IP核通常包括以下步骤： 1. 需求分析：确定PWM的分辨率、频率范围、占空比调整范围等。 2. 模块划分：将设计划分为基本组件，如时钟发生器、计数器、比较器和控制逻辑。 3. 设计实现：使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）编写模块代码。 4. 逻辑综合：将代码转换为门级网表，优化逻辑资源。 5. 布局布线：分配FPGA内部资源并连接各模块。 6. 功能验证：通过仿真软件验证设计是否符合预期功能。 7. 硬件调试：在实际FPGA板上进行测试，确保系统工作正常。 五、Project7_Design_PWM_IP_dpt项目 这个文件可能是博主提供的一个示例项目，其中包含了设计自定义PWM IP核的工程文件。可能包括了Verilog代码、 Quartus II工程文件、测试平台、配置文件等。通过研究这个项目，学习者可以了解如何在NiosII系统中集成和控制自定义的PWM IP核，以及如何进行系统级的验证和调试。 总结来说，本压缩包中的内容涉及了嵌入式系统设计、FPGA开发、NiosII处理器应用以及自定义PWM IP核的设计和实现。对于想要深入理解和实践FPGA中嵌入式处理系统的开发者来说，这是一个非常有价值的资源。

《俄罗斯方块》的基本规则是移动、旋转和摆放游戏自动输出的各种方块，使之排列成完整的一行或多行并且消除得分。该项目基于Xilinx公司的EGO1平台，利用现场可编程门阵列FPGA设计了俄罗斯方块小游戏，并且通过VGA接口来实现对屏幕的控制。整个系统由六个模块组成，分别是键盘输入模块、按键输入处理模块、控制模块、数据路径模块、VGA显示模块以及数码管计分模块。玩家通过键盘上的WASD实现对方块的移动和旋转，并且每消除一行就会进行加分。基本原理是将整个显示屏分为10*20的矩阵，不断对矩阵进行更新和判断是否能消除。俄罗斯方块是一个休闲游戏，它面对的是那些没有精力或兴趣玩大型游戏的玩家，这些人需要一类简单好玩的游戏，拿起来就能进入状态，在忙碌的生活中寻求片刻放松。

使用FPGA读取DS1302，·实现万年历的显示，利用按键对DS1302的时间数据进行修改，并且再修改时，在相应的数据进行闪烁显示，来利用状态机进行显示数据的切换与修改， key1:修改选择按键，此键的功能是按动后，数码管显示的相应数据进行闪烁，并配和key2和key3按键进行数据修改。 key2：数据加按键。此键的功能是在正常时间显示模式下切换成日期和星期显示，在修改（年月时分秒周）状态下，对数据进行加一操作 key3：数据减按键。此键的功能是在正常时间显示模式下切换成12时或者24时，在修改（年月时分秒周）状态下，对数据进行减一操作。 key4：负责整个系统的复位。

【FPGA图像拼接融合1】是一个关于使用Field-Programmable Gate Array（FPGA）进行图像处理的项目，特别是图像拼接与融合的技术。在本文中，我们将深入探讨FPGA在这一领域的应用，以及如何利用它来实现高效、实时的图像处理。 FPGA是一种可编程逻辑器件，它允许用户根据需求定制硬件电路。相比于传统的CPU或GPU，FPGA在并行处理和低延迟方面具有显著优势，尤其适合于图像处理这类数据密集型任务。在图像拼接和融合中，FPGA可以快速处理大量像素信息，实现实时的图像分析和合成。 图像拼接是将多张视角相近的照片合并成一张大图的过程，常用于全景摄影。这个过程中涉及的关键技术包括图像对齐、特征匹配、透视校正等。在FPGA上实现这些功能，可以通过硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写定制的逻辑电路，以实现高速的图像处理流水线。 特征匹配是图像拼接中的关键步骤，FPGA可以加速SIFT（尺度不变特征变换）、SURF（加速稳健特征）或其他特征检测算法的执行。这些算法能识别出不同图像间的相似特征，为后续的图像对齐提供依据。 图像对齐则需要进行像素级别的映射，通常使用刚性变换或仿射变换。在FPGA上，可以设计专用的硬件模块来计算变换矩阵，并快速应用到每个像素上，确保拼接后的图像无缝衔接。 接下来是图像融合，它旨在结合多张图像的信息，提升图像的质量和细节。常见的融合方法有加权平均法、基于梯度的融合等。FPGA可以并行处理多个输入图像，实时计算权重并进行融合操作，提供优于软件实现的性能。 在FPGA-Build-main这个项目中，可能包含了实现上述功能的源代码、配置文件和测试平台。使用者可能需要一个开发环境，如Xilinx的Vivado或Intel的Quartus，来编译、仿真和下载代码到FPGA硬件上。此外，为了验证和调试，项目可能还提供了示例图像和测试脚本。 FPGA图像拼接融合项目展示了FPGA在高速图像处理中的潜力，通过硬件优化实现了图像处理算法的高效执行，对于需要实时处理大量图像的应用场景，如无人机航拍、机器人视觉等，具有重要价值。理解并掌握这样的技术，对于深入学习FPGA开发和图像处理领域都是至关重要的。

《基于FPGA的NIOS II_CLK电子时钟设计详解》 在现代电子技术领域，FPGA（Field-Programmable Gate Array）因其高度可配置性和灵活性，在系统级设计中占据了重要地位。本项目“NIOS II_CLK.zip”就是一个典型的基于FPGA的电子时钟设计实例，其中涉及到的关键技术包括NIOS II处理器、时钟管理、按键检测以及数码管驱动等。下面将对这些核心知识点进行详细的解析。 1. NIOS II处理器： NIOS II是Altera公司推出的一种软核CPU，它可以直接在FPGA内部集成，提供完整的嵌入式处理解决方案。在这个项目中，NIOS II作为主控单元，负责整个系统的管理和控制任务。其优点在于可定制性高，可以根据需求选择不同的处理器内核配置，例如指令集、缓存大小等。 2. FPGA时钟管理： 时钟管理在FPGA设计中至关重要，因为它直接影响到系统的性能和稳定性。在“clk.bdf”文件中，包含了时钟分配和时钟分频的相关设置。设计师需要合理规划时钟树，确保各个模块之间的时序匹配，同时通过时钟分频降低功耗。此外，时钟域跨越也是一个需要注意的问题，需避免时钟域间的亚稳态导致的数据错误。 3. 按键检测： 在“key_scan.bsf”文件中，描述了如何在FPGA中实现按键扫描电路。通常，按键检测通过轮询或中断方式完成，FPGA会监测按键状态的变化，并根据检测结果触发相应的操作。在PS（Processing System）部分，按键的检测逻辑与处理逻辑分离，可以提高系统的响应速度。 4. 数码管驱动： “led.bsf”和“led.v”文件涉及到了数码管的驱动设计。数码管显示是通过驱动电路控制每个段的亮灭来实现数字或字符的显示。在PL（Programmable Logic）部分，设计师需要编写Verilog或VHDL代码来实现数码管的动态扫描，以减少硬件资源的占用并提高显示效果。 5. 软件部分： 在“software”目录下的文件，通常包含用于配置和控制FPGA的软件程序，可能包括NIOS II的BSP（Board Support Package）、设备驱动程序以及应用程序代码。这些软件会通过JTAG或UART等接口与FPGA进行通信，实现对硬件功能的编程和控制。 “NIOS II_CLK.zip”项目展示了如何利用FPGA实现一个完整的电子时钟系统，涵盖了嵌入式处理、时钟管理、输入/输出接口设计等多个关键环节。理解并掌握这些知识点，对于提升FPGA设计能力具有重要意义。在实际应用中，开发者还需要考虑到电源管理、调试工具的使用以及系统的可靠性等问题，以实现高效、稳定的系统设计。

#include "system.h" //包含基本的硬件描述信息 #include "altera_avalon_timer_regs.h" //定义内核寄存器的映射，提供对底层硬件的符号化访问 #include "altera_avalon_pio_regs.h" //包含基本的I/O口信息 #include "alt_types.h" //Altera定义的数据类型 #include "sys/alt_irq.h" #include "unistd.h" //延时函数usleep #include "stdio.h"

（详细项目内容请看对应博客正文，本资源为对应项目工程，含仿真文件） 一、项目要求 1.输入报文长度64~2048字节； 2.输入报文之间最小间隔为两拍； 3.输出报文的前两拍添加16bit报文长度信息；第1拍为报文长度高8位；第2拍为报文长度低8位；第3拍开始为输入报文； 二、项目方案 1. 要求输出报文，且报文输出在报文长度输出之后，所以需要先对输入报文进行缓存，根据输入报文的位宽和长度范围，此处选择合适的同步FIFO即可；（如果是IC，那么就需要自己写FIFO，可以参考本博客的FIFO介绍） 这里项目提出了第1个要求，掌握FIFO的使用。 2. 要求输出报文长度，所以需要对输入报文长度进行计数，并将其缓存； 此处有坑，若只用寄存器对长度进行缓存，存在被后续报文长度覆盖的风险，故需要第2个FIFO对报文长度进行缓存。 3. 要求先输出报文长度然后紧跟着输出报文，此处需要对时序进行设计，需要掌握FIFO的读写时序，需要理解fpga的时钟沿采样。 理解：时钟沿采样及数据下一时钟沿变化。

在电子设计领域，FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种重要的可编程逻辑器件，它允许用户根据需求自定义数字电路。本资料主要涵盖了FPGA数字逻辑电路的设计与分析的基础知识，通过一个典型的一位全加器设计案例，帮助学习者深入理解FPGA的工作原理和设计流程。 全加器是一个基本的数字逻辑单元，它能同时处理两个二进制位的加法以及一个进位输入。在设计全加器时，我们首先从真值表开始，这是一个列出所有可能输入组合及其对应输出的表格。对于一位全加器，输入是两个二进制位A和B，以及一个进位输入Cin，输出是两个二进制位S（sum）和一个进位输出Cout。通过真值表，我们可以确定所需的基本逻辑功能。 接下来，我们将这些逻辑功能转化为门级实现，这通常涉及AND、OR和NOT门等基本逻辑门的组合。例如，一位全加器可以由两个半加器（处理两个二进制位的加法）和一个OR门（处理进位）组成。在硬件电路图中，这些门被表示为图形符号，并通过连线来表示它们之间的连接。 为了验证电路的正确性，我们需要进行功能仿真。在VHDL或Verilog这样的硬件描述语言中，我们可以编写代码来描述全加器的行为。仿真工具如Xilinx的Vivado会根据代码生成电路模型，并模拟不同输入下的输出。仿真波形图显示了随着时间变化的信号状态，这对于检查电路是否按预期工作至关重要。 在完成门级设计后，我们可以转向行为级描述。Verilog是一种常用的行为级语言，它允许我们用更高级别的抽象来描述全加器的逻辑。在这种描述中，我们不再关心具体的门电路，而是关注逻辑功能。全加器的行为级描述通常包括几个赋值语句，用于计算输出S和Cout。 将行为级描述与门级实现进行对比，可以帮助我们理解高层次抽象如何映射到实际硬件。这有助于优化设计，比如减少逻辑资源使用、提高速度或者降低功耗。 提供的文件"FPGA数字逻辑电路分析与设计.pdf"可能包含了详细的设计步骤、理论解释和实例分析。而"vivado_prj"可能是Vivado项目文件，其中包含了设计的源代码、编译结果和仿真设置。"src"目录可能包含Verilog代码和其他辅助文件，供学习者参考和实践。 这个学习资源旨在帮助初学者掌握FPGA数字逻辑电路设计的基本技巧，通过实例教学如何从真值表开始，经过门级设计、仿真验证，到最后的行为级描述，全方位理解FPGA的设计过程。通过实践这些步骤，学习者可以更好地理解和运用Verilog，为未来更复杂的FPGA项目打下坚实基础。

CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用在汽车电子和工业自动化领域的串行通信协议，具有高可靠性、实时性以及错误检测能力。Xilinx FPGA（Field Programmable Gate Array）是可编程逻辑器件，常用于实现复杂数字系统，包括网络通信协议如CAN。在本项目中，我们将探讨如何使用Xilinx FPGA和Vivado设计套件来实现CAN IP（ Intellectual Property核），以进行CAN总线通信。 CAN IP是预设计的硬件模块，它实现了CAN协议的物理层和数据链路层功能。在Xilinx FPGA中，可以使用Verilog语言编写这种IP核。Verilog是一种硬件描述语言，允许工程师以类似于软件编程的方式描述数字系统的硬件行为。 Vivado是Xilinx提供的集成设计环境，它包括了开发FPGA项目的全部流程，从设计输入、综合、布局布线到仿真和硬件编程。在Vivado中，可以通过IP Integrator工具将预先设计好的CAN IP核与用户自定义的Verilog模块集成，创建一个完整的系统。 在本项目中，源码“利用实现总线通信源码直接可用注释清晰实.html”和“利用实现总.txt”可能是详细的设计文档或者源代码部分，它们提供了CAN IP的实现细节和使用指南。源代码通常会包含CAN控制器的接收和发送状态机、错误检测和处理机制、以及与FPGA外部接口的连接逻辑。注释清晰的代码有助于理解和调试设计。 在Verilog代码中，你会看到如下的结构： 1. CAN控制器：管理CAN帧的发送和接收，包括位填充、位错误检测、帧错误检测等。 2. 时钟和同步：由于CAN总线是同步通信，所以需要精确的时钟管理和同步逻辑。 3. 总线接口：连接到物理层，实现CAN信号的电平转换和传输。 4. 用户接口：提供简单的API（Application Programming Interface）供上层应用调用，例如发送和接收函数。 在Vivado中实现这个设计，你需要完成以下步骤： 1. 创建一个新的Vivado工程，并添加CAN IP核到工程中。 2. 使用IP Integrator配置CAN IP参数，如波特率、数据位数等。 3. 集成用户逻辑，将CAN IP与你的应用接口相连。 4. 进行功能仿真以验证设计正确性。 5. 生成比特流文件并下载到FPGA中。 6. 实际硬件测试和调试。 在FPGA开发中，了解CAN总线协议规范（如ISO 11898）以及Verilog编程至关重要。此外，Vivado的使用技巧和经验也是成功实现的关键，例如合理优化资源使用、掌握调试工具的使用等。通过这个项目，你可以深入理解CAN总线通信的硬件实现，并且掌握在FPGA上实现网络协议的方法。

本系统以TM4C123GH6PM 单片机/FPGA 为控制核心，基于正弦脉冲宽度 调制（SPWM），设计制作了单相正弦波逆变电源，实现了输入15V 直流电压， 输出有效值为10V、额定功率为10W 的正弦交流电压，交流频率在20Hz 至100Hz 内能以1Hz 为步进值进行调整。系统使用TM4C123GH6PM 单片机/FPGA 产生 SPWM 波控制全桥电路，桥路输出信号经LC 滤波电路后得到失真度小于0.5% 的正弦波；系统采用PID 控制算法使输出交流电压负载调整率低于1%；通过合 理选用MOSFET 等措施使系统效率达到89%；采用互感器和AD 采样芯片获得 输出电流与输出电压，通过FPGA 控制继电器实现输出过流保护和自恢复功能。 系统可通过键盘步进控制和蓝牙控制两种方式设置交流频率，通过LCD 屏幕和 蓝牙接收设备实时显示系统工作参数，人机交互良好。经测试，系统除输出效率 外达到题目的全部指标要求。